Устройство для регулирования тягового электродвигателя

 

00 422644

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 29.02.72 (21) 1753680j24-7 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 12.09.74 (51) М. Кл. В 601 7, 16

Н 02р 3/14

Говударотвенный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.337.41 (os .s) (72) Аи оры изобретения

Н. И. Краснобаев, В. И. Пинский, И, Б. Шредер, и Я. Я. Берзиньш

Управление Прибалтийской железной дороги (71) Заяг.итель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЯГОВОГО

ЗЛ Е КТРОДВ И ГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока в режимах тяги и электрического торможения.

Известно устройство, в котором при пуске тягового электродвигателя постоянного тока, имеющего последовательную обмотку возбуждения, до выхода на автоматическую характеристику полного поля регулирование осуществляется с помощью силового импульсного прерывателя, включенного последовательно с якорем и обмоткой возбуждения, а после выхода на автоматическую характеристику якорь и обмотка возбуждения подключаются непосредственно к контактной сети. Импульсный прерыватель остается включенным последовательно с обмоткой возбуждения.

Ослабление поля тягового электродвигателя в дальнейшем регулируется постепенным уменьшением коэффициента заполнения. В режиме электрического рекуперативного торможения якорь электродвигателя вместе с обмоткой возбуждения при отпирании импульсного прерывателя закорачивается накоротко. При запирании импульсного прерывателя в зоне высоких скоростей начала торможения происходит автоматическое ослабление поля благодаря диоду, шунтирующему обмотку возбуждения.

Недостаток известного устройства заключается в том, что во время пуска электроподвижной единицы при ослаблении поля в случае резкого повышения напряжения питающей сети, которому может предшествовать спад напряжения, нарастание тока в цепи

5 якоря опережает нарастание тока в обмотке возбуждения, поскольку нарастанию тока в цепи обмотки возбуждения препятствует большое индуктивное сопротивление. Опережающему нарастанию тока в якорной цепи спо10 собствует и то, что во время ослабления поля электродвигателя по логике работы импульсного прерывателя, включенного последовательно с обмоткой возбуждения и закрывающегося при уменьшении тока якоря, он в первый

15 момент повышения напряжения сети вообще оказывается закрытым. Все это может привести к возникновению кругового огня на коллекторе, для прекращения которого требуется специальная система защиты. К другим

20 недостаткам этого устройства относится, вопервых, то, что в зоне высоких скоростей начала торможения в момент отпирания импульсного прерывателя, замыкание электродвигателя накоротко происходит при полном

25 поле, вызывая повышенную пульсацию тормозного тока, а во-вторых, то, что при срыве рекуперации она может быть замещена лишь пневматическим торможением.

Целью изобретения является создание уст30 ройства для регулирования тягового электродвигателя постоянного тока, которое бы по422644

3 зволило без переключения обмотки возбуждения и якоря осуществить одним и тем же тиристорным импульсным прерывателем пуск до автоматической характеристики полного поля, ослабление поля при пуске с меньшей вероятностью возникновения кругового огня, уменьшило бы пульсацию тормозного тока в зоне высоких скоростей начала торможения, aвслу:чае срыва рекуперации позволило бы заместить его реостатным торможением.

После выхода тягового электродвигателя на автоматическую характеристику полного поля, когда коэффициент заполнения импульсного прерывателя становится почти равным единице, обмотка возбуждения вместе с тирисгорным импульсным прерывателем шунтируется резистором, рассчитанным на небольшое ослабление поля и включенным последовательно с индуктивным шуптом. Дальнейший разгон электроподвижной единицы с помощью постепенного увеличения глубины ослабления поля тягового электродвигателя достигается уменьшением коэффициента заполнения импульсного прерывателя. Ток, протекающий через обмотку возбуждения, уменьшается, ответвляясь в шунтирующую цепь.

В случае провала напряжения сети и последующего его восстановления резистор и индуктивный шунт, оказывающиеся включенными последовательно с якорем тягового электродвигателя, уменьшают вероятность возникновения кругового огня. При торможении в зоне высоких скоростей в момент открытого состояния импульсного прерывателя обмотка возбуждения по-прежнему остается шунтированной резистором, что уменьшает скорость нарастания тока в тормозном контуре, а значит и величину пульсации тормозного тока. В момент закрытого состояния импульсного прерывателя часть тока электродвигателя, убывая, замыкается через шунтирующий и тормозной резистор, а часть в виде импульса возвращается в питающую сеть Эти режимы обеспечиваются введением в силовую схему устройства электрического вентиля, анод которого подключен к точке соединения шунтирующего и тормозного резисторов, а катод — к точке соединения обмотки возбуждения тягового электродвигателя и тиристорного импульсного прерывателя.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2а, б, в, г, д, е, ж, з — диаграммы токов на различных этапах регулирования.

От пантографа 1 через контактор 2 и датчик 3 тока якоря тягового электродвигателя

4 с последовательной обмоткой .возбуждения

5 и тиристорный импульсный прерыватель 6 образуется главная силовая цепь тока тягового режима. Контактор 7 в режиме тяги разомкнут и замыкается только в режиме электрического торможения. Диод обратного тока

8 шунтирует тяговый электродвигатель 4 вместе с контактором 2. Контактор 9 подключа5

4 ет параллельно обмотке возбуждения 5 цепь ослаоления поля, содержащую датчик 10 тока в цепи ослабления поля, индуктивный шунт

11 и две секции шунтирующего резистора 12 и 13. Контактор 14 служит для самовозбуждения тягового электродвигателя 4 в режиме электрического торможения, Контактор 15 также замкнут только при торможении.

Электрический вентиль 16 является запирающим диодом, а контактор 17, замкнутый только в режиме тяги, шунтирует тормозной резистор 18.

Устройство работает следующим образом.

При пуске до выхода на автоматическую характеристику полного поля в момент открытого состояния импульсного прерывателя 6 ток из контактной сети проходит по цепи: пантограф 1, контактор 2, датчик 3 тока якоря, якорь электродвигателя 4, обмотка возбуждения 5, прерыватель 6, земля. В момент закрыгого состояния импульсного прерывателя убывающий ток замыкается через диод обратного тока 8 (диаграмма фиг. 2, а).

11осле увеличения коэффициента заполнения импульсного прерывателя 6 до величины, близкой к единице, включается контактор 9 и подключает индуктивный шунт 11 вместе с шунтирующим резистором 12, 13 параллельно обмотке возбуждения 5 и прерывателю 6.

Теперь в момент открытого состояния прерывателя 6 ток проходит по той же цепи, что и на первой стадии пуска, но частично ответвляется в цепь, шунтирующую обмотку возбуждения 5. В момент запирания прерывателя 6 ток в обмотке возбуждения 5 спадает, замыкаясь через диод обратного тока 8, контактор 2, датчик 3 тока якоря и якорь электродвигателя 4. Противо-э. д. с. двигателя уменьшается, а ток в якоре увеличивается, проходя по цепи: пантограф 1, контактор 2, датчик 3 тока якоря, якорь электродвигателя

4, контактор 9, датчик 10 тока в цепи, шунтирующей обмотку возбуждения 5, индуктивный шунт 11, шунтирующий резистор (секции

12, 13), контактор 17, земля.

При отпирании прерывателя 6 ток в обмотке возбуждения 5 увеличивается, противоэ. д. с. двигателя растет, а результирующий ток в якоре уменьшается.

Постепенно при уменьшении коэффициента заполнения прерывателя увеличивается глубина ослабления поля «вытеснением» тока из обмотки возбуждения (диаграммы фиг, 2, б, в, г).

Работа тиристорного импульсного прерывателя 6 во время регулирования при полном поле происходит под контролем датчика 3 тока в цепи якоря. Ослабление поля происходит тоже под контролем этого датчика, а величина наибольшего ослабления поля определяется по соотношению сигналов датчика тока 10 в цепи, шунтирующей обмотку возбуждения и датчика тока 3 в цепи якоря.

В описываемом устройстве одновременно с увеличением глубины ослабления поля не422644

60 сколько возрастает активное сопротивление тягового электродвигателя за счет увеличения эквивалентного сопротивления обмотки возбуждения, что может оказаться особенно желательным в том случае, когда двигатель имеег ограничение по максимальному напряжению, допускаемому на колле,торе. 15 этом случае, несмотря Hd увеличение потерь и снижение напряжения на зажимах, ослабление поля, которое было бы невозможно при номинальном напряжении, позволяет увеличить скорость его вращения.

Если же тяговый электродвигатель позволяег осуществить ослабление поля при полном напряжении на коллекторе, то с целью уменьшения потерь электроэнергии резистор разделяется на несколько последовательно включенных секций, каждая из которых шунтируется отдельным контактором 15. Тогда после уменьшения коэффициента заполнения прерывателя 6 до определенной величины часть шунтирующего резистора закорачивается при одновременном увеличении коэффициента заполнения и неизменных токах якоря и обмотки возбуждения. Наибольшее ослабление поля получается при полностью открытом прерывателе и минимальной величине секций (12, 13) шунтирующего резистора.

Для осуществления электрического рекуперативно-реостатного торможения обмотка якоря электродвигателя 4 реверсируется, контакторы 2 и 17 размыкаются, а контакторы 7 и 15 замыкаются.

Самовозбуждение двигателя происходит по цепи: якорь электродвигателя 4, обмотка возбуждения 5, замкнутый контактор 14, тормозной резистор 18, контактор 7, датчик 3 тока якоря, якорь 4. После того, как двигатель возбудится, одновременно замыкается контактор 9 и размыкается контактор 14. Диод обратного тока 8 становится запирающим.

Он препятствует протеканию тока из питающей сети в момент открытого состояния тиристорного импульсного прерывателя 6.

В зоне высоких скоростей начала торможения при отпирании прерывателя якорь электродвигателя 4 вместе с обмоткой возбуждения

5, шунтированной индуктивным шунтом 11 и секцией (12) шунтирующего резистора, оказывается замкнутым накоротко в контуре: якорь электродвигателя 4, обмотка возбуждения 5, прерыватель 6, контактор 7, датчик 3 тока якоря, якорь электродвигателя 4. Ток в контуре возрастает.

При запирании прерывателя 6 импульс энергии поступает в питающую сеть по цепи: земля, контактор 7, датчик 3 тока якоря, якорь электродвигателя 4, обмотка возбуждения 5, диод обратного тока 8, пантограф 1, питающий сеть. А часть энергии гасится в

3)

6 ормо ном ре" icrope 18 и шунтирующем резисторе секция 12 uo uenII: aicop 3лектродвигателя 4, контактор 9, датчик 10 тока в цепи, шунтирующей обмотку возбуждения, секция (12) шунтирующего резистора, контактор 15, тормознои резистор 18, контактор 7, датчик 3 тока якоря, якорь электродвигателя

1ок уменьшается. Благодаря поключению шунтирующего и тормозного резистора к зажимам якоря происходит автоматическое ослабление поля.

Наличие на электроподвижной единице тормозного резистора увеличивает безопасность ее работы, так как при срыве рекуперации из-за отсутствия потребителей рекуперируемой энергии приходит в действие электрический реостатныи тормоз, посредством включения контактора 14.

Для уменьшения пульсации тормозного тока тягового электродвигателя в зоне высоких скоростей начала рекуперативно-реостатного торможения обмотка возбуждения 5 зашунтирована небольшой по величине секцией (12) резистора (замкнуты контакторы 7, 9, 15; разомкнуты контакторы 2, 14, 17), что уменьшаст скорость нарастания тока двигателя в момент открытого состояния прерывателя 6.

l1o мере снижения скорости величина шунтирующего резистора, включенного параллельно обмотке возбуждения 5 увеличивается. Для этого размыкается контактор 15. Электрический вентиль 16 в зоне высоких скоростей начала торможения обеспечивает поступление импульсов рекуперируемой энергии в питающую сеть (диаграммы токов фиг. 2, д, е, ж).

Когда скорость электроподвижной единицы станет ниже критической, т. е. когда э. д. с. тягового электродвигателя, работающего в генераторном режиме при полном поле, станет ниже напряжения источника питания, размыкается контактор 9, и импульсное рекуперативное торможение продолжается до полной остановки (диаграмма токов фиг. 2,з).

Предмет изобретения

Устройство для регулирования тягового электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, содержащее тиристорный импульсный прерыватель, соединенный последовательно с якорем и обмоткой возбуждения, зашунтированные последовательно включенными резисторами, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей, оно снабжено электрическим вентилем, анод которого подключен к точке соединения резисторов, а катод — к точке соединения обмотки возбуждения и тиристорного импульсного прерывателя.

422644

Тя

1рег g еп. реп

1Риг 2

Составитель В. КучумОв

Техред Л. Богданова 1(орректор Л. Царькова

Редактор В. Фельдман

Заказ 2218/l I Изд, № 673 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 71(-35, Раушская наб., д 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2